ES2575991T3 - Car battery sensor element as well as procedure for manufacturing a car battery sensor element - Google Patents
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Abstract
Elemento sensor de batería de automóvil con - un elemento de resistencia (2), y - al menos dos contactos eléctricos (16) dispuestos sobre el elemento de resistencia (2), separados espacialmente entre sí, - estando formado el elemento de resistencia (2) como una pieza plana que presenta una superficie lisa (10), y - estando dispuestos los contactos (16) de manera plana sobre la superficie (10) del elemento de resistencia (2), - estando formados los contactos (16) por conductores eléctricos planos o redondos dispuestos de manera plana sobre la superficie (10) del elemento de resistencia (2) y - estando curvados los al menos dos contactos (16) en cada caso por sus dos extremos de tal manera que patillas de contacto así formadas sobresalen esencialmente de manera ortogonal del plano de superficie del elemento de resistencia (2).Automobile battery sensor element with - a resistance element (2), and - at least two electrical contacts (16) arranged on the resistance element (2), spatially separated from each other, - the resistance element (2) being formed ) as a flat piece having a smooth surface (10), and - the contacts (16) being arranged flat on the surface (10) of the resistance element (2), - the contacts (16) being formed by conductors flat or round electrical elements arranged flat on the surface (10) of the resistance element (2) and - the at least two contacts (16) being curved in each case by their two ends such that contact pins thus formed protrude essentially orthogonally to the surface plane of the resistance element (2).
Description
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DESCRIPCIONDESCRIPTION
Elemento sensor de bateria de automovil as^ como procedimiento para fabricar un elemento sensor de bateria de automovilCar battery sensor element as well as a procedure for manufacturing a car battery sensor element
La solicitud se refiere a un elemento sensor de bateria de automovil con un elemento de resistencia y al menos dos contactos electricos dispuestos sobre el elemento de resistencia, separados espacialmente entre si. Ademas, la solicitud se refiere a un procedimiento para fabricar un elemento sensor de bateria de automovil de este tipo.The application refers to a car battery sensing element with a resistance element and at least two electrical contacts arranged on the resistance element, spatially separated from each other. In addition, the application refers to a procedure for manufacturing a car battery sensor element of this type.
En los automoviles de hoy en dia, el numero de consumidores electricos aumenta continuamente. Ademas de las funciones de motor esenciales, que se alimentan electricamente, como por ejemplo la del motor de arranque, se encuentran en los vehiculos una pluralidad de consumidores de comodidad, como por ejemplo la instalacion de climatizacion, el sistema de navegacion, el ordenador de a bordo, electronica de ocio y similares. La pluralidad de consumidores de comodidad hace que la bateria del automovil se cargue mucho. Incluso con el automovil parado se toma energia de la bateria. Esto hace que la bateria ya no se use solo para las tareas originales de alimentacion del motor de arranque con corriente de arranque, sino que alimenta con energia toda la electronica en el vehiculo.In today's cars, the number of electric consumers is constantly increasing. In addition to the essential motor functions, which are powered electrically, such as that of the starter motor, a plurality of comfort consumers are found in the vehicles, such as the air conditioning system, the navigation system, the computer on board, leisure electronics and the like. The plurality of comfort consumers makes the car battery charge a lot. Even with the car stopped, battery power is taken. This means that the battery is no longer used only for the original tasks of supplying the starter motor with starter current, but also supplies all the electronics in the vehicle with energy.
Por los motivos mencionados anteriormente es necesario poder determinar el estado de una bateria de manera segura. Para ello se han propuesto en el pasado una pluralidad de sensores de bateria de automovil. Estos sensores de bateria de automovil estan dispuestos preferiblemente directamente en el terminal de medicion de la bateria. Asi se conoce por ejemplo por el documento EP 0 990 167 un terminal de medicion de bateria, que a traves de una resistencia (shunt) mide, ademas de la corriente en el conductor de energia de la bateria, tambien la tension y/o la temperatura y, por ejemplo, con ayuda de estos valores evalua el estado de la bateria. Para la evaluacion del estado de la bateria es necesario poder medir exactamente la tension que pasa a traves del shunt. La evaluacion depende en gran medida de la calidad de la derivacion de tension a traves del shunt. Por tanto, la configuracion del shunt es muy importante para el sistema de sensores de medicion.For the reasons mentioned above it is necessary to be able to determine the state of a battery safely. To this end, a plurality of car battery sensors have been proposed in the past. These car battery sensors are preferably arranged directly at the battery measurement terminal. Thus, for example, from EP 0 990 167 a battery measurement terminal is known, which, through a resistance (shunt), also measures the voltage and / or the current in the battery power conductor. temperature and, for example, with the help of these values evaluate the state of the battery. For the evaluation of the state of the battery it is necessary to be able to measure exactly the voltage that passes through the shunt. The evaluation depends largely on the quality of the voltage shunt through the shunt. Therefore, the shunt configuration is very important for the measurement sensor system.
El documento US 6.304.062 muestra por ejemplo un sensor de bateria, en el que la resistencia de medicion esta formada en forma de placa y estan presentes derivaciones a traves de las cuales puede medirse la tension que pasa por la resistencia de medicion.Document US 6,304,062 shows, for example, a battery sensor, in which the measurement resistance is formed in the form of a plate and shunts are present through which the voltage that passes through the measurement resistance can be measured.
El documento EP 1 435 524 A1 muestra un dispositivo sensor de bateria, en el que a traves de puntos de soldadura esta aplicado un circuito integrado sobre un shunt.EP 1 435 524 A1 shows a battery sensing device, in which an integrated circuit is applied over a shunt through welding points.
El documento DE 203 18 266 U1 muestra un dispositivo para la medicion de corriente, en el que estan dispuestos cuerpos de presion en el shunt, a los que puede fijarse un circuito integrado que puede establecer contacto con los mismos.Document DE 203 18 266 U1 shows a device for measuring current, in which pressure bodies are arranged in the shunt, to which an integrated circuit that can establish contact with them can be attached.
El documento DE 10 2005 019 569 A1 muestra un shunt, que esta fijado por medio de soldadura fuerte a un borne de bateria. A traves de patillas se establece un contacto con un circuito integrado.Document DE 10 2005 019 569 A1 shows a shunt, which is fixed by means of strong welding to a battery terminal. Through pins a contact is established with an integrated circuit.
En los elementos de resistencia conocidos, que se usan hoy en dia, es necesario disponer una pieza de resistencia entre dos piezas de conexion. Asi se usa hoy en dia por ejemplo una aleacion de CuMn12Ni (manganina) como pieza de resistencia. La manganina se dispone entre dos piezas de conexion de cobre. En la fabricacion se sueldan por ejemplo las piezas de conexion formadas como piezas planas con la pieza de resistencia formada como pieza plana por medio de soldadura por friccion. El elemento de resistencia asi formado se fresa por la superficie en la zona de la pieza de resistencia con ayuda de un dispositivo de fresado, de modo que la pieza de resistencia forma una depresion en la superficie del elemento de resistencia. Sobre las piezas de conexion de cobre se disponen paneles de conexion. Con los paneles de conexion se suelda un circuito integrado, con el que pueden evaluarse al menos las magnitudes fisicas de corriente, tension y/o temperatura de la pieza de resistencia.In the known resistance elements, which are used today, it is necessary to arrange a resistance piece between two connection pieces. Thus, for example, an alloy of CuMn12Ni (manganin) is used as a piece of resistance. The manganin is arranged between two copper connection pieces. In manufacturing, for example, the connection pieces formed as flat pieces are welded with the resistance piece formed as a flat piece by means of friction welding. The resistance element thus formed is milled on the surface in the area of the resistance part with the aid of a milling device, so that the resistance part forms a depression on the surface of the resistance element. Connection panels are arranged on the copper connection pieces. An integrated circuit is welded with the connection panels, with which at least the physical quantities of current, voltage and / or temperature of the resistance piece can be evaluated.
El elemento de resistencia anteriormente descrito es complicado de fabricar. En la soldadura entre la pieza de resistencia y las piezas de conexion puede inyectarse material de soldadura sobre la pieza de resistencia y por tanto variarse la conductividad de la pieza de resistencia, lo que conduce a problemas en la precision de medicion. Asimismo, al soldar la pieza de resistencia con las piezas de conexion se introduce temperatura en el elemento de resistencia, lo que puede llevar a tensiones termicas entre la pieza de resistencia y las piezas de conexion. Para eliminar estas tensiones termicas, es necesario aliviar termicamente (atemperar) el elemento de resistencia antes del montaje con el circuito integrado.The resistance element described above is complicated to manufacture. In welding between the resistance piece and the connection pieces, welding material can be injected onto the resistance piece and therefore the conductivity of the resistance piece is varied, which leads to problems in measuring accuracy. Also, when welding the resistance piece with the connection pieces, temperature is introduced into the resistance element, which can lead to thermal stresses between the resistance piece and the connection pieces. To eliminate these thermal stresses, it is necessary to thermally relieve (temper) the resistance element before mounting with the integrated circuit.
Ademas debe evitarse que el circuito integrado, aparte de en los contactos electricos previstos para ello, entre en contacto electrico con el elemento de resistencia. Por este motivo, tal como se menciono anteriormente, la pieza de resistencia se fresa en exceso, de modo que se forme un escalon en el elemento de resistencia. En la zona de este escalon se dispone el circuito integrado, de modo que se garantiza una distancia suficientemente grande entre el elemento de resistencia y los contactos del circuito integrado.It must also be avoided that the integrated circuit, apart from the electrical contacts provided for it, comes into electrical contact with the resistance element. For this reason, as mentioned above, the resistance piece is excessively milled, so that a step is formed in the resistance element. The integrated circuit is arranged in the area of this step, so that a sufficiently large distance between the resistance element and the contacts of the integrated circuit is guaranteed.
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Por las desventajas mostradas anteriormente surge el problema de poner a disposicion un elemento de resistencia para un sensor de bateria de automovil que sea facil de fabricar y de manipular.Due to the disadvantages shown above, the problem arises of making a resistance element available for a car battery sensor that is easy to manufacture and handle.
El problema indicado anteriormente y derivado del estado de la tecnica se soluciona mediante un sensor de bateria de automovil segun la reivindicacion 1 as^ como mediante un procedimiento segun la reivindicacion 13.The problem indicated above and derived from the state of the art is solved by a car battery sensor according to claim 1 as well as by a method according to claim 13.
Debido a que el elemento de resistencia esta formado como pieza plana, se evita tener que fresar un escalon. Mediante la aplicacion de los contactos de manera plana sobre la superficie del elemento de resistencia, los contactos sirven directamente como distanciadores para un circuito integrado, de modo que puede evitarse el establecimiento de un contacto entre el circuito integrado y el elemento de resistencia fuera de los contactos. Debido a que el elemento de resistencia esta formado como pieza plana, los contactos pueden estar dispuestos a lo largo la superficie del elemento de resistencia de manera plana.Because the resistance element is formed as a flat piece, it is avoided to have to mill a step. By applying the contacts flatly on the surface of the resistance element, the contacts serve directly as spacers for an integrated circuit, so that a contact between the integrated circuit and the resistance element outside the elements can be avoided. contacts Because the resistance element is formed as a flat piece, the contacts can be arranged along the surface of the resistance element in a flat manner.
Los contactos estan formados por conductores electricos planos o redondos dispuestos de manera plana sobre la superficie del elemento de resistencia. Por ejemplo es posible disponer un alambre redondo a lo largo de la superficie de la pieza plana y unirlo electricamente al elemento de resistencia. Si los contactos se situan a una distancia definida entre si, entonces es posible poder determinar a traves de la tension medida entre los contactos el flujo de corriente en el elemento de resistencia. Mediante una superficie de apoyo grande entre los contactos y el elemento de resistencia se posibilita que una deteccion de temperatura en un circuito integrado unido a los contactos sea precisa. Tambien es posible que perfiles planos establezcan contacto como conductores con el elemento de resistencia, para formar los contactos.The contacts are formed by flat or round electric conductors arranged flat on the surface of the resistance element. For example, it is possible to arrange a round wire along the surface of the flat piece and electrically bond it to the resistance element. If the contacts are located at a defined distance from each other, then it is possible to be able to determine the current flow in the resistance element through the measured voltage between the contacts. By means of a large support surface between the contacts and the resistance element it is possible that a temperature detection in an integrated circuit attached to the contacts is accurate. It is also possible that flat profiles establish contact as conductors with the resistance element, to form the contacts.
Tambien se propone que los contactos esten dispuestos esencialmente de manera ortogonal a la direccion de ensanchamiento de la corriente en el elemento de resistencia sobre la superficie del elemento de resistencia. La disposicion plana de los contactos sobre el elemento de resistencia puede realizarse esencialmente a lo largo de una linea. Una disposicion plana de los contactos sobre el elemento de resistencia ofrece, a diferencia de una disposicion puntual, ademas de una resistencia de paso reducida y buena conductividad termica, una funcion de soporte para un circuito integrado aplicado sobre los contactos.It is also proposed that the contacts be arranged essentially orthogonally to the direction of broadening of the current in the resistance element on the surface of the resistance element. The flat arrangement of the contacts on the resistance element can be carried out essentially along a line. A flat arrangement of the contacts on the resistance element offers, unlike a specific arrangement, in addition to a reduced step resistance and good thermal conductivity, a support function for an integrated circuit applied to the contacts.
Para establecer un buen contacto electrico entre el elemento de resistencia y los contactos, se propone que los contactos esten unidos por arrastre de material al elemento de resistencia.In order to establish a good electrical contact between the resistance element and the contacts, it is proposed that the contacts be connected by dragging material to the resistance element.
Una union por arrastre de material de este tipo puede establecerse por ejemplo por medio de soldadura por ultrasonidos. Con la soldadura por ultrasonidos se evita que salpicaduras de material salpiquen el elemento de resistencia y por tanto falseen eventualmente los resultados de medicion. Un buen establecimiento de contacto electrico y una elevada capacidad de carga mecanica de los contactos para un circuito integrado se consigue por que los contactos estan unidos esencialmente de manera plana a lo largo su direccion de ensanchamiento al elemento de resistencia.A drag connection of such material can be established, for example, by ultrasonic welding. Ultrasonic welding prevents splashing of material from splashing the resistance element and therefore eventually distort the measurement results. A good establishment of electrical contact and a high mechanical load capacity of the contacts for an integrated circuit is achieved because the contacts are essentially flatly connected along their direction of widening to the resistance element.
No es necesario que los contactos que se apoyan de manera plana sobre la pieza plana establezcan contacto a lo largo de toda la superficie de apoyo electricamente con el elemento de resistencia. Tambien es posible que los contactos solo se unan puntualmente por arrastre de material con el elemento de resistencia.It is not necessary that the contacts that rest flat on the flat part establish contact along the entire support surface electrically with the resistance element. It is also possible that the contacts are only punctually joined by dragging material with the resistance element.
Una superficie de apoyo lo mas grande posible entre contactos y elementos de resistencia se garantiza por que los contactos estan dispuestos sobre la superficie ancha del elemento de resistencia formado como pieza plana.A support surface as large as possible between contacts and resistance elements is guaranteed because the contacts are arranged on the wide surface of the resistance element formed as a flat piece.
Un establecimiento de contacto especialmente sencillo de un circuito integrado con los contactos se garantiza por que los contactos estan curvados por sus dos extremos de tal manera que patillas de contacto sobresalen esencialmente de manera ortogonal del plano de superficie del elemento de resistencia. Por ejemplo es posible permitir que, durante el establecimiento, los contactos sobresalgan por los cantos del elemento de resistencia. Asi es posible, por ejemplo, tronzar los contactos, que estan formados por ejemplo como alambres, de tal manera que su longitud sea ligeramente mayor que la anchura del elemento de resistencia. Los extremos de los alambres sobresalen, tras la union por arrastre de material al elemento de resistencia, por los cantos del elemento de resistencia. En otra etapa de fabricacion, el elemento de resistencia unido a los contactos puede por ejemplo presionarse en una matriz de conformacion, que presiona las partes de los contactos que sobresalen por los cantos fuera del plano de la superficie del elemento de resistencia. Las patillas de contacto asi formadas sobresalen del plano del elemento de resistencia y son particularmente adecuadas para un establecimiento de contacto electrico con un circuito integrado.An especially simple contact establishment of an integrated circuit with the contacts is ensured that the contacts are curved at their two ends such that contact pins essentially protrude orthogonally from the surface plane of the resistance element. For example, it is possible to allow the contacts to protrude through the edges of the resistance element during establishment. Thus, it is possible, for example, to break the contacts, which are formed, for example, as wires, so that their length is slightly greater than the width of the resistance element. The ends of the wires protrude, after the dragging of the material to the resistance element, by the edges of the resistance element. In another manufacturing stage, the resistance element connected to the contacts can for example be pressed into a forming matrix, which presses the parts of the contacts that protrude from the edges out of the plane of the surface of the resistance element. The contact pins thus formed protrude from the plane of the resistance element and are particularly suitable for an electrical contact establishment with an integrated circuit.
Los contactos sirven para el establecimiento de contacto con un circuito integrado, de modo que con ayuda del circuito integrado puede evaluarse al menos la tension electrica entre los contactos.The contacts are used to establish contact with an integrated circuit, so that with the help of the integrated circuit at least the electrical voltage between the contacts can be evaluated.
Mediante la aplicacion plana de los contactos sobre el elemento de resistencia, los contactos forman un distanciador natural. Un circuito aplicado colocado sobre las patillas de contacto se protege mediante los contactos frente a un establecimiento de contacto mecanico con el elemento de resistencia. En la zona de los contactos, el circuito integrado puede estar formado de tal modo que el lado dirigido hacia los contactos esta libre de puntos deBy the flat application of the contacts on the resistance element, the contacts form a natural spacer. An applied circuit placed on the contact pins is protected by the contacts against an establishment of mechanical contact with the resistance element. In the area of the contacts, the integrated circuit may be formed such that the side directed towards the contacts is free of points of
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soldadura, de modo que solo la placa del circuito integrado se apoya sobre los contactos y por tanto se evita un establecimiento de contacto electrico con elementos del circuito integrado.welding, so that only the integrated circuit board rests on the contacts and therefore an establishment of electrical contact with elements of the integrated circuit is avoided.
Entre el elemento de resistencia y el circuito integrado pueden producirse tensiones mecanicas. Por ejemplo es posible que sobre el circuito integrado actuen fuerzas que conducen a un movimiento cortante o a un movimiento de rotacion del circuito integrado en relacion con el elemento de resistencia. Estas fuerzas pueden absorberse con ayuda de los contactos. Los contactos sirven por tanto como elemento amortiguador natural entre el circuito integrado y el elemento de resistencia.Mechanical tensions may occur between the resistance element and the integrated circuit. For example, it is possible that forces that lead to a shear movement or a rotational movement of the integrated circuit in relation to the resistance element act on the integrated circuit. These forces can be absorbed with the help of contacts. The contacts therefore serve as a natural damping element between the integrated circuit and the resistance element.
Ademas de un establecimiento de contacto de los contactos con el circuito integrado por medio de soldadura tambien es posible que el circuito integrado este unido con ayuda de un elemento de contacto mecanico a los contactos. Tales elementos de contacto mecanicos pueden ser, por ejemplo, enganches a presion, que se enganchan a presion sobre los contactos.In addition to a contact establishment of the contacts with the integrated circuit by means of welding it is also possible that the integrated circuit is connected with the help of a mechanical contact element to the contacts. Such mechanical contact elements may be, for example, snap hooks, which snap onto the contacts.
En los elementos sensores de bateria de automovil convencionales, en los en la zona de la pieza de resistencia esta formado un escalon en la superficie del elemento de resistencia, el circuito integrado solo puede estar dispuesto en la zona del escalon y en zonas continuas al mismo. Esto limita el tamano del circuito integrado. Segun una solucion de un ejemplo de realizacion se propone que la relacion de superficie entre el circuito integrado y el elemento de resistencia sea mayor de 1 preferiblemente mayor de 1,4. Debido a que el contacto entre el circuito integrado y el elemento de resistencia se establece mediante los contactos dispuestos de manera plana sobre el elemento de resistencia y se evita de este modo un establecimiento de contacto mecanico entre el elemento de resistencia y el circuito integrado, es posible configurar el circuito integrado tambien mayor que el propio elemento de resistencia.In the conventional automotive battery sensor elements, in the area of the resistance part a step is formed on the surface of the resistance element, the integrated circuit can only be arranged in the step area and in continuous areas thereof . This limits the size of the integrated circuit. According to a solution of an embodiment, it is proposed that the surface ratio between the integrated circuit and the resistance element be greater than 1 preferably greater than 1.4. Because the contact between the integrated circuit and the resistance element is established by means of the contacts arranged flatly on the resistance element and thus a mechanical contact establishment between the resistance element and the integrated circuit is avoided, it is It is possible to configure the integrated circuit also greater than the resistance element itself.
El elemento de resistencia puede estar formado segun un ejemplo de realizacion preferible de una sola pieza. En un elemento de resistencia de una sola pieza se omite una soldadura con piezas de conexion y no se originan tensiones termicas en el elemento de resistencia. De este modo puede omitirse un atemperado del elemento de resistencia, lo que reduce los costes de production.The resistance element may be formed according to a preferable embodiment of a single piece. In a single-piece resistance element, welding with connecting parts is omitted and thermal stresses in the resistance element do not arise. In this way, a tempering of the resistance element can be omitted, which reduces production costs.
Tambien es posible que el elemento de resistencia este formado por al menos dos piezas de conexion electrica y una pieza de resistencia. Las piezas de conexion electrica pueden estar formadas por ejemplo por un mental no ferreo, por ejemplo cobre o aluminio o aleaciones de los mismos. Mediante la disposition de piezas de conexion es eventualmente mas facil poner a disposicion una transition electrica con el conductor de energia de la red de a bordo, ya que con ayuda de las piezas de conexion puede crearse un terminal de cable y otro alojamiento para el conductor de energia.It is also possible that the resistance element is formed by at least two electrical connection pieces and a resistance part. The electrical connection pieces can be formed for example by a non-ferrous mental, for example copper or aluminum or alloys thereof. By means of the provision of connection pieces, it is eventually easier to make available an electrical transition with the power conductor of the on-board network, since with the help of the connection parts a cable terminal and other accommodation for the conductor can be created of energy
Los contactos pueden estar dispuestos, segun un ejemplo de realizacion ventajoso, o bien en la zona de la propia pieza de resistencia, en las transiciones entre la pieza de resistencia y las piezas de conexion, o bien sobre las piezas de conexion.The contacts may be arranged, according to an advantageous embodiment, either in the area of the resistance piece itself, in the transitions between the resistance piece and the connection pieces, or on the connection parts.
Una produccion favorable del elemento de resistencia se garantiza por que el elemento de resistencia esta formado por piezas planas estampadas o cortadas por punzones. Si los elementos de resistencia se producen a partir de productos punzonados, entonces se omite un atemperado, ya que, de lo contrario, si el material de los elementos de resistencia se desenrollara de una bobina, aparecerian tensiones en el elemento de resistencia.A favorable production of the resistance element is guaranteed because the resistance element is formed by flat pieces stamped or cut by punches. If the resistance elements are produced from punched products, then a tempering is omitted, since, otherwise, if the material of the resistance elements is unwound from a coil, tensions will appear in the resistance element.
Para el caso en el que el material de los elementos de resistencia se procesa desde una bobina, se propone segun un ejemplo de realizacion ventajoso que el elemento de resistencia este formado por una pieza plana inicialmente desenrollada de una bobina, despues estampada o cortada y finalmente atemperada.For the case in which the material of the resistance elements is processed from a coil, it is proposed according to an example of advantageous embodiment that the resistance element is formed by a flat piece initially unwound from a coil, then stamped or cut and finally tempered
Se prefiere el uso de los materiales NiCu30Fe, CuMn12Ni, CuNi30Mn, NiFe30, CuNi23Mn, CuMn7Sn, CuNi15, CuNi10, CuMn3, CuNi6, Ni99,6, Ni99,4Fe, Ni99,98, CuNi2, CuNil, E-Cu57 o W. Estas aleaciones o materiales son particularmente adecuados como elemento de resistencia, ya que permiten una determination precisa de la tension y de la corriente.The use of NiCu30Fe, CuMn12Ni, CuNi30Mn, NiFe30, CuNi23Mn, CuMn7Sn, CuNi15, CuNi10, CuMn3, CuNi6, Ni99.6, Ni99.4Fe, Ni99.98, CuNi2, CuNil, E-Cu57 or W. materials is preferred Alloys or materials are particularly suitable as a resistance element, since they allow a precise determination of the voltage and current.
A continuation se explica mas detalladamente el objeto con ayuda de un dibujo que muestra ejemplos de realizacion. En el dibujo muestran:The object is explained in more detail below with the help of a drawing that shows examples of realization. In the drawing they show:
- la figura 1a figure 1a
- una vista de a view of
- la figura 1b figure 1b
- una vista en a view on
- la figura 1c figure 1c
- una vista en a view on
- la figura 2 figure 2
- una vista de a view of
- la figura 3 figure 3
- una vista de a view of
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la figura 4a la figura 4b la figura 4c la figura 5 la figura 6Figure 4a Figure 4b Figure 4c Figure 5 Figure 6
la figura 7 la figura 8figure 7 figure 8
una vista en corte de un elemento de resistencia segun un ejemplo de realizacion;a sectional view of a resistance element according to an embodiment example;
otra vista en corte de un elemento de resistencia segun un ejemplo de realizacion;another sectional view of a resistance element according to an embodiment example;
otra vista en corte de un elemento de resistencia segun un ejemplo de realizacion;another sectional view of a resistance element according to an embodiment example;
una vista en corte de un elemento de resistencia con un circuito integrado;a sectional view of a resistance element with an integrated circuit;
otra vista en corte de un elemento de resistencia con un circuito integrado, no englobado por las reivindicaciones;another sectional view of a resistance element with an integrated circuit, not encompassed by the claims;
una vista en planta de un elemento de resistencia;a plan view of a resistance element;
un desarrollo de un procedimiento segun un ejemplo de realizacion.a procedure development according to an example of realization.
La figura 1 muestra un elemento de resistencia 2 con dos piezas de conexion 4a, 4b y una pieza de resistencia 6. Las piezas de conexion 4a, 4b pueden estar formadas por ejemplo de cobre o aleaciones del mismo. La pieza de resistencia 6 puede estar formada de un material de resistencia, por ejemplo manganina, wolframio, zeranina o similares. Entre las piezas de conexion 4a, 4b y la pieza de resistencia 6 existe una union por arrastre de material. La pieza de resistencia 6 esta formada de tal manera que con la superficie de las piezas de conexion 4a, 4b forma un escalon. Esto puede suceder, por ejemplo, por que una pieza de resistencia 6 se fresa en la zona del escalon. Tambien es posible que una pieza de resistencia 6 se una por arrastre de material con las piezas de conexion 4a, 4b con menor intensidad que las piezas de conexion 4a, 4b. Las piezas de conexion 4a, 4b pueden presentar alojamientos 8 para conductores de energia. Las piezas de conexion 4a, 4b pueden estar formadas de tal manera que forman un borne de bateria y posibilitan una conexion a un conductor de energia en un automovil.Figure 1 shows a resistance element 2 with two connection pieces 4a, 4b and a resistance piece 6. The connection parts 4a, 4b can be formed for example of copper or alloys thereof. The resistance piece 6 may be formed of a resistance material, for example manganine, tungsten, zeranin or the like. Between the connection pieces 4a, 4b and the resistance part 6 there is a material drag connection. The resistance piece 6 is formed in such a way that with the surface of the connection pieces 4a, 4b it forms a step. This can happen, for example, because a resistance piece 6 is milled in the step area. It is also possible for a resistance piece 6 to be connected by dragging material with the connection pieces 4a, 4b with less intensity than the connection parts 4a, 4b. The connection pieces 4a, 4b can have housings 8 for power conductors. The connection parts 4a, 4b can be formed in such a way that they form a battery terminal and enable a connection to a power conductor in a car.
El escalon formado por la pieza de resistencia 6 se usa en la superficie 10 del elemento de resistencia 2 para, tal como se muestra en la figura 1b, garantizar una distancia suficiente entre un circuito integrado 12 y la pieza de resistencia 6. El circuito integrado 12 establece contacto, por medio de contactos, electricamente con las piezas de conexion 4a, 4b. Los contactos 16 estan dispuestos de manera puntual sobre la superficie 10 del elemento de resistencia 2. A traves de los contactos 16 puede medirse la tension que pasa por la pieza de resistencia 6. Tambien permiten los contactos 16 una captacion de la temperatura de las piezas de conexion 4a, 4b, que se evalua ademas de otras magnitudes fisicas en el circuito integrado 12.The step formed by the resistance part 6 is used on the surface 10 of the resistance element 2 to, as shown in Figure 1b, ensure a sufficient distance between an integrated circuit 12 and the resistance part 6. The integrated circuit 12 establishes contact, by means of contacts, electrically with the connection pieces 4a, 4b. The contacts 16 are arranged in a punctual manner on the surface 10 of the resistance element 2. Through the contacts 16 the voltage passing through the resistance piece 6 can be measured. The contacts 16 also allow the temperature of the parts to be collected. of connection 4a, 4b, which is evaluated in addition to other physical quantities in the integrated circuit 12.
La figura 1c muestra una vista en planta de un elemento de resistencia 2. Puede observarse que los contactos 16 estan dispuestos de manera puntual sobre las piezas de conexion 4a, 4b. El circuito integrado 12 esta dispuesto en la zona de la pieza de resistencia 6 y, a traves de los contactos 16, en contacto electrico con las piezas de conexion 4a, 4b.Figure 1c shows a plan view of a resistance element 2. It can be seen that the contacts 16 are arranged in a precise manner on the connection pieces 4a, 4b. The integrated circuit 12 is arranged in the area of the resistance part 6 and, through the contacts 16, in electrical contact with the connection parts 4a, 4b.
La figura 2 muestra un elemento de resistencia 2 segun un ejemplo de realizacion. Puede observarse que los contactos 16 estan dispuestos sobre la superficie 10 del elemento de resistencia 2, que esta formado segun el ejemplo de realizacion mostrado como la unica pieza de resistencia 6. Mediante las flechas 18 se indican las dos posibles direcciones de flujo de corriente en el elemento de resistencia 2. La corriente fluye por el elemento de resistencia 2 en la direccion de la flecha 18a o en la direccion de la flecha 18b. Puede observarse que los contactos 16 dispuestos de manera plana sobre el elemento de resistencia 2 estan dispuestos de manera ortogonal a la direccion de flujo de corriente sobre la superficie 10 del elemento de resistencia 2. Los contactos 16 estan aplicados preferiblemente por medio de soldadura por ultrasonidos sobre la superficie 10 del elemento de resistencia 2. Los contactos 16 estan formados preferiblemente como alambres, aunque tambien pueden estar formados como conductor perfilado con una seccion transversal rectangular o cuadrada. Tal como puede observarse, los contactos 16 sobresalen por los cantos del elemento de resistencia. Los contactos 16 estan dispuestos sobre la superficie 10, que es la superficie ancha del elemento de resistencia 2. A lo largo de su direccion de ensanchamiento, los contactos 16 estan unidos a la superficie 10 del elemento de resistencia 2. A traves de los contactos 16 puede unirse un circuito integrado 12 al elemento de resistencia 2.Figure 2 shows a resistance element 2 according to an exemplary embodiment. It can be seen that the contacts 16 are arranged on the surface 10 of the resistance element 2, which is formed according to the embodiment shown as the only resistance piece 6. By means of arrows 18 the two possible directions of current flow are indicated in the resistance element 2. The current flows through the resistance element 2 in the direction of the arrow 18a or in the direction of the arrow 18b. It can be seen that the contacts 16 arranged flatly on the resistance element 2 are arranged orthogonally to the direction of current flow on the surface 10 of the resistance element 2. The contacts 16 are preferably applied by means of ultrasonic welding on the surface 10 of the resistance element 2. The contacts 16 are preferably formed as wires, although they can also be formed as a profiled conductor with a rectangular or square cross-section. As can be seen, the contacts 16 protrude through the edges of the resistance element. The contacts 16 are arranged on the surface 10, which is the wide surface of the resistance element 2. Along their direction of widening, the contacts 16 are connected to the surface 10 of the resistance element 2. Through the contacts 16 an integrated circuit 12 can be attached to the resistance element 2.
Un establecimiento de contacto especialmente bueno de un circuito integrado 12 con el elemento de resistencia 2 es posible por ejemplo cuando los contactos 16, tal como se muestra en la figura 3, estan curvados por los cantos del elemento de resistencia 2, de tal manera que los extremos de los contactos 16 sobresalen fuera del plano de la superficie 10 del elemento de resistencia 2.An especially good contact arrangement of an integrated circuit 12 with the resistance element 2 is possible for example when the contacts 16, as shown in Figure 3, are curved by the edges of the resistance element 2, such that the ends of the contacts 16 protrude out of the plane of the surface 10 of the resistance element 2.
La figura 4a muestra una vista en corte de un elemento de resistencia 2 con una posible disposicion de los contactos 16. El elemento de resistencia 2 esta formado por piezas de conexion 4a, 4b y una pieza de resistencia 6. Tal como puede observarse, los contactos 16 estan dispuestos en la zona de las piezas de conexion 4. Ademas puede observarse que los extremos de los contactos 16 estan formados como patillas de contacto que sobresalen fuera del plano 10 del elemento de resistencia 2. A traves de estas patillas de contacto puede establecerse un contacto de un circuito integrado 12 con el elemento de resistencia 2.Figure 4a shows a sectional view of a resistance element 2 with a possible arrangement of the contacts 16. The resistance element 2 is formed by connection pieces 4a, 4b and a resistance part 6. As can be seen, the contacts 16 are arranged in the area of the connection pieces 4. It can also be seen that the ends of the contacts 16 are formed as contact pins protruding out of the plane 10 of the resistance element 2. Through these contact pins you can a contact of an integrated circuit 12 with the resistance element 2 is established.
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
3030
3535
4040
45Four. Five
50fifty
5555
6060
6565
La figura 4b muestra otra posibilidad de disposicion de los contactos 16 sobre el elemento de resistencia 2. En el ejemplo mostrado en la figura 4b, los contactos 16 estan dispuestos en la zona de los puntos de contacto entre las piezas de conexion 4a, 4b y la pieza de resistencia 6. Por ejemplo los contactos 16 pueden estar dispuestos en la zona de la costura de soldadura entre las piezas de conexion 4 y la pieza de resistencia 6.Figure 4b shows another possibility of arrangement of the contacts 16 on the resistance element 2. In the example shown in Figure 4b, the contacts 16 are arranged in the area of the contact points between the connection pieces 4a, 4b and the resistance part 6. For example, the contacts 16 may be arranged in the area of the weld seam between the connection pieces 4 and the resistance part 6.
Otra posibilidad de disposicion de los contactos 16 sobre el elemento de resistencia 2 se muestra en la figura 4c. En el ejemplo mostrado, los contactos 16 estan dispuestos en la zona de la pieza de resistencia 6.Another possibility of arrangement of the contacts 16 on the resistance element 2 is shown in Figure 4c. In the example shown, the contacts 16 are arranged in the area of the resistance part 6.
La figura 5 muestra una vista lateral de un elemento de resistencia 2 con un circuito integrado 12. El elemento de resistencia 2 ha establecido contacto a traves de los contactos 16 con el circuito integrado 12. Los contactos 16 estan unidos al circuito integrado 12 a traves de puntos de soldadura 22. Los contactos 16 estan curvados por sus extremos, de modo que aparecen patillas de contacto, a traves de las cuales el circuito integrado 12 esta unido electricamente al elemento de resistencia 2. Debido a que las patillas de contacto de los contactos 16 sobresalen fuera del plano 10 del elemento de resistencia 2, pueden compensarse fuerzas 24 que actuan sobre el circuito integrado 12 o el elemento de resistencia 2, entre el elemento de resistencia 2 y el circuito integrado 12. Las patillas de contacto sirven por tanto como elementos amortiguadores, que pueden absorber fuerzas. Tal como puede observarse, la distancia 26 entre el circuito integrado 12 y el elemento de resistencia 2 viene determinada por el diametro de los alambres de los contactos 16. Los alambres de los contactos 16 sirven por tanto como distanciadores entre el elemento de resistencia 2 y el circuito integrado 12.Figure 5 shows a side view of a resistance element 2 with an integrated circuit 12. The resistance element 2 has established contact through the contacts 16 with the integrated circuit 12. The contacts 16 are connected to the integrated circuit 12 through of welding points 22. The contacts 16 are curved at their ends, so that contact pins appear, through which the integrated circuit 12 is electrically connected to the resistance element 2. Because the contact pins of the contacts 16 project out of the plane 10 of the resistance element 2, forces 24 acting on the integrated circuit 12 or the resistance element 2, between the resistance element 2 and the integrated circuit 12 can be compensated. The contact pins therefore serve as shock absorbers, which can absorb forces. As can be seen, the distance 26 between the integrated circuit 12 and the resistance element 2 is determined by the diameter of the wires of the contacts 16. The wires of the contacts 16 therefore serve as spacers between the resistance element 2 and the integrated circuit 12.
Un establecimiento de contacto entre el elemento de resistencia 2 y el circuito integrado 12 es posible por ejemplo tambien mediante un elemento de retencion mecanico 28. Los contactos 16 pueden estar conformados a este respecto de tal modo que sobresalen por los cantos del elemento de resistencia 2. A los extremos sobresalientes pueden fijarse los elementos de retencion mecanicos 28. En el dibujo 6, los elementos de fijacion mecanicos 28 no estan en contacto directo con los contactos 16, que solo sirve para ilustrar el dibujo. En una aplicacion, los elementos de retencion mecanicos 28 estaban en contacto mecanico y electrico directo con los contactos 16. A traves de los elementos de retencion mecanicos 28, los contactos 16 se unen electricamente con el circuito integrado 12.An establishment of contact between the resistance element 2 and the integrated circuit 12 is possible, for example, also by means of a mechanical retention element 28. The contacts 16 can be formed in this respect so that they protrude from the edges of the resistance element 2 The mechanical retaining elements 28 can be attached to the projecting ends 28. In the drawing 6, the mechanical fixing elements 28 are not in direct contact with the contacts 16, which only serves to illustrate the drawing. In one application, the mechanical retention elements 28 were in direct mechanical and electrical contact with the contacts 16. Through the mechanical retention elements 28, the contacts 16 are electrically connected with the integrated circuit 12.
La figura 7 muestra una vista en planta de un elemento de resistencia 2. El elemento de resistencia 2 con los contactos 16 esta dispuesto debajo del circuito integrado 12. Tal como puede observarse, la superficie del circuito integrado 12 es considerablemente mayor que la superficie adoptada por el elemento de resistencia 2. Debido a que los contactos 16, que estan dispuestos de manera plana sobre la superficie del elemento de resistencia 2, forman un distanciador natural entre el circuito integrado 12 y el elemento de resistencia 2, el circuito integrado 12 puede adoptar una superficie considerablemente mayor que el elemento de resistencia 2, sin que deban temerse establecimientos de contacto entre el elemento de resistencia 2 y el circuito integrado 12.Figure 7 shows a plan view of a resistance element 2. The resistance element 2 with the contacts 16 is arranged below the integrated circuit 12. As can be seen, the surface of the integrated circuit 12 is considerably larger than the adopted surface by the resistance element 2. Because the contacts 16, which are arranged flat on the surface of the resistance element 2, form a natural spacer between the integrated circuit 12 and the resistance element 2, the integrated circuit 12 can adopt a surface considerably larger than the resistance element 2, without fear of contact establishments between the resistance element 2 and the integrated circuit 12.
La figura 8 muestra un diagrama de flujo de un procedimiento de produccion. En una primera etapa 30 se desenrolla un material de resistencia, por ejemplo manganina, de una bobina. El material desenrollado se tronza o se estampa o se corta en una etapa 32 posterior, de modo que tenga la forma del posterior elemento de resistencias 2 o de la pieza de resistencia 6. El elemento de resistencia desenrollado de la bobina y tronzado o cortado se atempera 34, para eliminar las tensiones mecanicas que se producen con el desenrollado 30.Figure 8 shows a flow chart of a production process. In a first stage 30 a resistance material, for example manganin, is unwound from a coil. The unwound material is cut or stamped or cut at a later stage 32, so that it has the shape of the subsequent resistor element 2 or the resistance piece 6. The unwound resistance element of the coil and parting or cutting is temper 34, to eliminate the mechanical tensions that occur with the unwind 30.
Para el caso en el que el material de resistencia no se desenrolla de una bobina, pueden omitirse las etapas 30, 34.In the case where the resistance material does not unwind from a coil, steps 30, 34 can be omitted.
Una vez que el material de resistencia ha sido desenrollado 30, cortado o estampado 32 y atemperado 34, se tiende 36 un alambre sobre la superficie del elemento de resistencia formado como pieza plana, de tal manera que el alambre esta unido a lo largo de su direccion de ensanchamiento a la superficie del elemento de resistencia.Once the resistance material has been unwound 30, cut or stamped 32 and tempered 34, a wire is laid 36 on the surface of the resistance element formed as a flat piece, such that the wire is attached along its length. direction of widening to the surface of the resistance element.
El alambre dispuesto de esta manera de manera plana sobre la superficie del elemento de resistencia se une por medio de soldadura por ultrasonidos 38 con el elemento de resistencia. El alambre se ha tronzado antes de la soldadura 38 de tal manera que su longitud sea mayor que la anchura de la superficie ancha del elemento de resistencia. Durante la soldadura 38, el alambre se ha dispuesto 36 sobre el elemento de resistencia de tal manera que a ambos lados de los cantos del elemento de resistencia sobresale un extremo del alambre. Estos extremos se curvan 40 hacia arriba con una herramienta adecuada, por ejemplo una herramienta de conformation, de modo que los extremos sobresalen como patillas de contacto fuera del plano del elemento de resistencia. Las patillas de contacto se usan para unir 42 el elemento de resistencia a un circuito integrado.The wire thus arranged flatly on the surface of the resistance element is joined by means of ultrasonic welding 38 with the resistance element. The wire has been cut off before welding 38 so that its length is greater than the width of the wide surface of the resistance element. During welding 38, the wire 36 is arranged on the resistance element such that one end of the wire protrudes on both sides of the edges of the resistance element. These ends are curved upwards with a suitable tool, for example a conformation tool, so that the ends protrude as contact pins out of the plane of the resistance element. The contact pins are used to connect the resistance element to an integrated circuit.
Mediante el elemento de resistencia mostrado es posible producir un elemento sensor de bateria de automovil de manera economica. El elemento sensor de bateria de automovil posibilita una medicion precisa de corriente, tension y temperatura del elemento de resistencia y las propiedades mecanicas del elemento sensor de bateria de automovil segun la solicitud son particularmente adecuadas para unir el elemento sensor de bateria de automovil a un circuito integrado.By means of the resistance element shown it is possible to produce an automobile battery sensor element in an economical manner. The car battery sensor element enables precise measurement of current, voltage and temperature of the resistance element and the mechanical properties of the car battery sensor element according to the request are particularly suitable for joining the car battery sensor element to a circuit integrated.
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